1

المرجع الالكتروني للمعلوماتية

تاريخ الرياضيات

الاعداد و نظريتها

تاريخ التحليل

تار يخ الجبر

الهندسة و التبلوجي

الرياضيات في الحضارات المختلفة

العربية

اليونانية

البابلية

الصينية

المايا

المصرية

الهندية

الرياضيات المتقطعة

المنطق

اسس الرياضيات

فلسفة الرياضيات

مواضيع عامة في المنطق

الجبر

الجبر الخطي

الجبر المجرد

الجبر البولياني

مواضيع عامة في الجبر

الضبابية

نظرية المجموعات

نظرية الزمر

نظرية الحلقات والحقول

نظرية الاعداد

نظرية الفئات

حساب المتجهات

المتتاليات-المتسلسلات

المصفوفات و نظريتها

المثلثات

الهندسة

الهندسة المستوية

الهندسة غير المستوية

مواضيع عامة في الهندسة

التفاضل و التكامل

المعادلات التفاضلية و التكاملية

معادلات تفاضلية

معادلات تكاملية

مواضيع عامة في المعادلات

التحليل

التحليل العددي

التحليل العقدي

التحليل الدالي

مواضيع عامة في التحليل

التحليل الحقيقي

التبلوجيا

نظرية الالعاب

الاحتمالات و الاحصاء

نظرية التحكم

بحوث العمليات

نظرية الكم

الشفرات

الرياضيات التطبيقية

نظريات ومبرهنات

علماء الرياضيات

500AD

500-1499

1000to1499

1500to1599

1600to1649

1650to1699

1700to1749

1750to1779

1780to1799

1800to1819

1820to1829

1830to1839

1840to1849

1850to1859

1860to1864

1865to1869

1870to1874

1875to1879

1880to1884

1885to1889

1890to1894

1895to1899

1900to1904

1905to1909

1910to1914

1915to1919

1920to1924

1925to1929

1930to1939

1940to the present

علماء الرياضيات

الرياضيات في العلوم الاخرى

بحوث و اطاريح جامعية

هل تعلم

طرائق التدريس

الرياضيات العامة

نظرية البيان

الرياضيات : المعادلات التفاضلية و التكاملية : معادلات تفاضلية :

Critically Damped Simple Harmonic Motion

المؤلف:  Papoulis, A

المصدر:  Probability, Random Variables, and Stochastic Processes, 2nd ed. New York: McGraw-Hill

الجزء والصفحة:  ...

11-6-2018

1004

Critically Damped Simple Harmonic Motion

SHOCriticallyDamped

Critical damping is a special case of damped simple harmonic motion

 x^..+betax^.+omega_0^2x=0,

(1)

in which

 D=beta^2-4omega_0^2=0,

(2)

where beta is the damping constant. Therefore

 beta=2omega_0.

(3)

In this case, D=0 so the solutions of the form x=e^(rt) satisfy

 r_+/-=1/2(-beta)=-1/2beta=-omega_0.

(4)

One of the solutions is therefore

 x_1=e^(-omega_0t).

(5)

In order to find the other linearly independent solution, we can make use of the identity

 x_2(t)=x_1(t)int(e^(-intp(t)dt))/([x_1(t)]^2)dt.

(6)

Since we have p(t)=2omega_0e^(-intp(t)dt) simplifies to e^(-2omega_0t). Equation (6) therefore becomes

 x_2(t)=e^(-omega_0t)int(e^(-2omega_0t))/([e^(-omega_0t)]^2)dt=e^(-omega_0t)intdt=te^(-omega_0t).

(7)

The general solution is therefore

 x=(A+Bt)e^(-omega_0t).

(8)

In terms of the constants A and B, the initial values are

x(0) = A

(9)

x^.(0) = B-Aomega,

(10)

so

A = x(0)

(11)

B = x^.(0)+omega_0x(0).

(12)

The above plot shows a critically damped simple harmonic oscillator with omega=0.3beta=0.15 for a variety of initial conditions (A,B).

For sinusoidally forced simple harmonic motion with critical damping, the equation of motion is

 x^..+2omega_0x^.+omega_0^2x=Ccos(omegat),

(13)

and the Wronskian is

W(t) = x_1x^._2-x^._1x_2

(14)

= e^(-2omega_0t).

(15)

Plugging this into the equation for the particular solution gives

x^*(t) = -e^(-omega_0t)int(te^(-omega_0t)Acos(omegat))/(e^(-2omega_0t))dt+te^(-omega_0t)int(e^(-omega_0t)Acos(omegat))/(e^(-2omega_0t))dt

(16)

= A/((omega^2+omega_0^2)^2)[(omega_0^2-omega^2)cos(omegat)+2omegaomega_0sin(omegat)].

(17)

Applying the harmonic addition theorem then gives

 x^*(t)=A/(omega^2+omega_0^2)cos(omegat+delta),

(18)

where

 delta=tan^(-1)((2omegaomega_0)/(omega^2-omega_0^2))

(19)

 


REFERENCES:

Papoulis, A. Probability, Random Variables, and Stochastic Processes, 2nd ed. New York: McGraw-Hill, p. 528, 1984.

EN

تصفح الموقع بالشكل العمودي